材料科学与人类文明 第5章 结构材料简介.pptVIP

陶瓷、玻璃 水泥、混凝土、陶瓷、玻璃…… 水泥、混凝土 水泥(Cement) ——可通过化学反应将颗粒黏结成整体的物质 混凝土(Concrete)—由水泥将颗粒(石子、沙子)黏结成的一个整体 混凝土的结构 混凝土力学性能 抗拉强度、比强度、塑性低 价廉、加工性好、节能…… 窑炉水泥 成分 石灰石 C 粘 土 S2AH2 氧化铁 F 石灰石/粘土 = 3/1 加氧化铁可降低熔点，降低窑炉温度 石灰石 + 粘土 + 氧化铁 烧结 1500 ?C C3A + C2S + C3S + C4AF + CO2 烧结产物为砖 硅酸三钙石,A-水泥石 斜硅钙石, B-水泥石 铝酸钙 铁铝酸钙 水泥加水反应 混合 水化反应 水化反应层 水泥 水泥 凝胶层 相互衔接的脊柱 硬化反应 实际强度来自于硬化反应及其所形成的相互衔接的脊柱 水泥加水反应 水化产物填充空隙并将水泥颗粒连接在一起 已水化的水泥浆里留下的孔隙 未水化水泥颗粒 水泥加水反应 C-S-H 水化硅酸钙凝胶 CH Crystal 氢氧化钙晶体 电镜下的水泥水化产物图 水泥强度 水化反应 硬化反应 * * 第五章常用结构材料简介 金属材料 金属材料简介 钢 铁 碳素钢 合金钢 金属材料 黑色金属材料 有色金属材料 灰口铸铁 球墨铸铁…… 白口铸铁 Cu、 Al、Ti、Mg合金 碳素结构钢 优质碳素结构钢 碳素工具钢 铸造碳钢 碳素钢 成分(GB/T 13304-91) 0.04 0.10 0.05 0.50 0.30 0.05 1.00 0.30 最大含量／wt.％ V W Ti Si Ni Mo Mn Cr 合金元素 按成分分类 wS?0.020% wP?0.030% wS?0.035% wP?0.035% wS?0.050% wP?0.045% wc0.60% wc＝0.25 -0.60% wc?0.25% 高级优质钢 优质钢 普通质量钢 高碳钢 中碳钢 低碳钢 按用途分类 碳素钢 碳素结构钢 优质碳素结构钢 碳素工具钢 铸造碳钢 碳素结构钢 牌号：Ｑ２３５-Ｂ·b 脱氧方法：Ｆ—沸腾钢；b—半镇静钢 质量等级：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 屈 屈服点 ?s 主要牌号及应用 轴、 齿轮 轴类、吊钩、型钢 连杆、螺栓、螺母、轴类支架、角钢、槽钢、工字钢、圆钢、焊接件 铆钉、短轴、拉杆、垫圈、渗碳件、焊接件 受载荷较小的钢丝、开口销、钉子、拉杆、焊接件 主要应用举例 Q275 Q255 Q235 Q215 Q195 牌号 wc＝0.06-0.38% 常用热处理：一般不热处理，直接使用 碳素钢 碳素结构钢 优质碳素结构钢 碳素工具钢 铸造碳钢 钢 合金钢 Q235-AF A级沸腾钢 优质碳素结构钢 牌号：45 平均含碳量的万分数。数字后加F表示沸腾钢 加Mn表示含Mn量较高。 主要牌号、性能及应用 简单的耐磨件、简单的弹簧、钢丝绳等 轴类、齿轮、紧固件、要求不高的表面淬火件 负载不大的轴、销、齿轮、垫片及渗碳件 冷冲压件、焊接件 应用举例 强度高、塑性低 淬火中温回火处理后有较好的弹性 强度、塑性、韧性配合较好 经调质后可获得优良的综合力学性能 强度较低、塑性韧性较好 渗碳后获得表面硬度高、心部韧性好的零件 强度低、塑性好 性能特点 55、60 、65 、65Mn （碳素弹簧钢） 30、35 、40 、45 、50 （碳素调质钢） 15、20 、25 （碳素渗碳钢） 08F、10 牌号 wc＝0.05-0.75% 常用热处理：正火、调质、淬火、回火、渗碳 碳素钢 碳素结构钢 优质碳素结构钢 碳素工具钢 铸造碳钢 随含C量提高，强度增大，塑性降低 性能调节方法：渗碳、回火 钢 合金钢 碳素工具钢 牌号：T10A 碳 平均含碳量的千分数。数字后加A表示高级优质碳素工具钢 wc＝0.65-1.35% 常用热处理：球化退火、淬火、低温回火 主要牌号：T7、T8、T9、T10、T11、T12、T13 性能特点：热处理后，硬度、耐磨性高；塑性、韧性低；淬透性差 主要应用：小截面刃具、模具 碳素钢 碳素结构钢 优质碳素结构钢 碳素工具钢 铸造碳钢 钢 合金钢 T8MnA，含C%=0.8%、含Mn、高级 P、S含量低于一般优质碳素工具钢 铸造碳钢 牌号：ZG200-400 铸钢 ?s ?b wc＝0.15-0.60% 主要牌号：ZG200-400, ZG230-450, ZG270-500, ZG310-570, ZG340-640 主要应用：形状复杂、力学性能要求高、铸铁难以满足的零件 碳素钢 碳素结构